정보처리학회논문지D (The KIPS Transactions:PartD)

한국정보처리학회 (Korea Information Processing Society)
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H.264 비디오 표준에서의 칼만 필터 기반의 움직임벡터 복원

Kalman filter based Motion Vector Recovery for H.264

  • 고기홍 (서울시립대학교 컴퓨터통계학과) ;
  • 김성환 (서울시립대학교 컴퓨터과학부)
  • 발행 : 2007.12.31
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초록

MPEG-2, MPEG-4, H.263, H.264 와 같은 부호화 표준은 비디오 영상을 압축하여 대역폭이 제한된 유/무선 통신 시스템을 통하여 전송한다. 통신 시스템에서 고압축률의 비트스트림은 채널 잡음 (channel noise)에 민감하여, 채널 잡음으로 인한 오류가 발생하기 쉽다. 이러한 오류는 수신부에서 디코딩할 때 비디오 영상을 심각하게 왜곡시키게 된다. 본 논문에서는 수신부 단에서 오류를 복원하는 기법 (decoder error concealment) 중 손상된 움직임벡터를 복원하는 기법을 제안한다. 본 논문에서는 손실된 움직임벡터를 예측하기 위하여 인접 블록들의 움직임 벡터를, 예측필터의 일종인 칼만 필터의 입력 치로 사용하여, 손실된 움직임벡터의 최적 예상치를 만들어 손상된 움직임벡터를 복구하게 된다. H.264 비디오 코딩을 적용한 표준 테스트 영상에 대하여, 손실된 MVD (motion vector difference) 값을 0 으로 대체한 뒤, H.264 비디오 코딩에서 사용하고 있는 기본 움직임벡터 예측만을 사용한 경우와 본 논문에서 제안한 칼만 필터를 사용한 복원기법을 비교하였으며, 복원된 움직 임벡터와 원래 움직임벡터 값과의 차이를 나타내는 오차율을 비교한 결과 제안된 기법의 오차율이 평균 0.91 - 1.12 정도의 정확도가 향상된 것을 확인할 수 있다.

Video coding standards such as MPEG-2, MPEG-4, H.263, and H.264 transmit a compressed video data using wired/wireless communication line with limited bandwidth. Because highly compressed bit-streams is likely to fragile to error from channel noise, video is damaged by error. There have been many research works on error concealment techniques, which recover transmission errors at decoder side [1, 2]. We designed an error concealment technique for lost motion vectors of H.264 video coding. In this paper, we propose a Kalman filter based motion vector recovery scheme, and experimented with standard video sequences. The experimental results show that our scheme restores original motion vector with more precision of 0.91 - 1.12 on average over conventional H.264 decoding with no error recovery.

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